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Isolants synthétiques et nouvelle génération

Conçus à base de matière organique (pétrochimiques), ces matériaux sont très efficaces en matière d’isolation thermique-acoustique, et sont pour la plupart dépourvus de toute sensibilité à l’humidité. Rappelons que la conductivité thermique lambda λ en W/mK, exprime l’efficacité thermique d’un isolant et permet de comparer les différents matériaux d’isolation entre eux, plus la conductivité thermique est faible, plus l’isolant est efficace.

Le polystyrène expansé (PSE)

Le polystyrène est un matériau synthétique fabriqué à partir de pétrole brut. Son expansion consiste à provoquer le gonflement des billes qui le composent en utilisant de la vapeur d’eau pour former un isolant à structure cellulaire. Cette dernière, lui confère une grande légèreté et une résistance mécanique élevée. Les performances d’isolation thermique du polystyrène expansé sont très bonnes, avec un coefficient de conductivité thermique assez faible par rapport aux isolants naturels et minéraux (λ= 0,029 W/mK à 0,038 W/mK). En revanche, son isolation acoustique est moins bonne, mais pour y remédier, les fabricants proposent des produits en polystyrène argenté plastifié, notamment le PSE dB assurant des performances améliorées à ce niveau. Le polystyrène expansé est dans la plupart des cas proposé en panneaux très légers (car très peu denses), avec une épaisseur assez faible et avantageuse pour les petits espaces. Doté d’une excellente résistance à la compression, le polystyrène ne se tasse pas, pouvant donc être utilisé pour une isolation en sous dalle. C’est un isolant extrêmement hydrophobe, il ne craint donc en aucun cas l’humidité et peut-être mouillé sans perdre ses propriétés. Cela permet l’utilisation des panneaux sur des surfaces extérieures sans craindre les intempéries, mais peut aussi s’avérer problématique car les transferts d’humidité sont bloqués entre la maison et l’extérieur.

Le polystyrène reste malheureusement sensible à l’action des corrosifs et aux rongeurs. Inflammable, il dégage aussi des vapeurs toxiques pour l’homme lorsqu’il prend feu. Les panneaux et les plaques en polystyrène expansé peuvent donc être ignifugés ou associés à du plâtre ou autres matériaux incombustibles. Le polystyrène peut également être proposé sous forme de billes (forme initiale avant d’être aggloméré) à injecter à l’intérieur des murs, des creux, des planchers, des vides sanitaires etc… En ce qui concerne le coût, les prix diffèrent selon les épaisseurs et la composition (associé à du plâtre, ciment…), mais en général, les isolants en polystyrène expansé restent abordables.

Le polystyrène extrudé (XPS)

Le polystyrène extrudé suit le même processus de fabrication du polystyrène expansé, sauf que les billes sont cette fois extrudées grâce à un agent gonflant, notamment le gaz HFC ou le CO2. Ceci lui permet d’être plus dense que le polystyrène expansé, pour offrir une résistance à la pression et aux charges avoisinant les 70 tonnes / m³. De ce fait, il peut être utiliser pour isoler les parties du bâtiment les plus contraignantes (dalles, murs) y compris les lieux humides (toitures-terrasses, soubassements, sols, planchers …). Toutefois, comme le PSE, l’XPS est un matériau extrêmement hydrophobe, il est alors déconseillé d’y recourir pour l’isolation des bâtiments anciens. Le polystyrène extrudé est un excellent isolant thermique, proposant un bon coefficient de conductivité thermique (λ= 0,029 W/mK à 0,037 W/mK). En revanche, ses performances en isolation acoustique sont aussi médiocres que celles du PSE, il n’est d’ailleurs jamais utilisé à cette fin. Le polystyrène extrudé est conditionné sous forme de panneaux (à bords lisses ou bouvetés) peu épais, offrant l’avantage de prendre un minimum d’encombrement.

Cependant, extrêmement inflammables et dégageant des gaz toxiques en cas d’incendie, les panneaux en XPS doivent être recouverts d’un matériau ignifuge pour un usage extérieur ou apparent. La pose du polystyrène est assez facile, il peut être collé, fixé à l’aide de chevilles ou installé mécaniquement en utilisant des rails par exemple. Le polystyrène expansé est un isolant bon marché, son prix reste donc accessible à tous les budgets. Le PSE et l’XPS sont conçus à base de pétrole, leur fabrication est donc très gourmande en énergie, et leur fin de vie est assez contraignante car mettant environ 1000 ans pour se dégrader et disparaître.

Le polyuréthane (PUR)

La fabrication du polyuréthane se fait à partir d’un moussage de polyols (substance apparentée aux glucides), de méthylène diisocyanate (composé organique très utilisé dans l’industrie), d’agents gonflants et d’additifs. Cette expansion est effectuée entre deux parements (généralement en aluminium) qui assurent l’étanchéité à l’air de l’isolant et sa durabilité. Le polyuréthane est considéré comme l’un des meilleurs isolants thermiques du marché grâce à son coefficient de conductivité thermique λ qui se situe entre 0,022 W/mK à 0,030 W/mK, toutefois l’isolant n’apporte que très peu d’inertie thermique à la construction et ne protégera pas efficacement contre les températures estivales élevées (déphasage thermique réduit). Sa capacité d’isolation phonique reste également très faible. Le polyuréthane est disponible en deux versions, rigide ou en mousse. La première est en forme de panneaux légers très résistants, et qui peuvent être utilisés en isolation intérieure, extérieure ou encore sur les toitures terrasses. Le polyuréthane en panneaux atteint ses performances d’isolation thermique les plus optimales. Sa deuxième version se décline sous forme d’un liquide dans un fut qui gonfle (pour devenir une mousse) après son injection directe sur un support. Cette mousse permet à l’isolant de combler toutes les niches et les zones difficiles à atteindre pour limiter les ponts thermiques.

La mousse polyuréthane n’est cependant destinée qu’a l’isolation d’espaces intérieurs (murs, sols, sous dalles…). En panneaux ou en mousse, le polyuréthane offre l’avantage de ne nécessiter que très peu d’encombrement, avec une épaisseur qui oscille entre 2 et 20 cm. Le polyuréthane est également insensible à l’humidité et imputrescible, pouvant alors s’adapter aux milieux humides notamment les caves et les sous-sols sans risques d’altération. Mais étant très hydrophobe, comme les autres isolants synthétiques, le polyuréthane ne possède pas de capacités hygroscopiques (ne peut pas réguler naturellement la vapeur d’eau), chose qui peut le rendre inadapté pour le bâti et le patrimoine architectural ancien. Sa réaction au feu peut aussi s’avérer dangereuse, car il est inflammable et dégage des gaz mortels pour l’homme lors de sa combustion, notamment le cyanure d’hydrogène ou le monoxyde de carbone. Il ne doit donc en aucun cas être en contact avec une cheminée ou des conduits. Lors de la pose intérieure de l’isolant, la pièce doit être ventilée car la découpe de panneaux peut générer des poussières irritantes. Quand il s’agit de mousse, elle doit être posée par un professionnel muni de protections individuelles, car le diisocyanate (irritations graves, symptômes allergiques…) est encore présent lors du moussage. Le prix du polyuréthane en panneaux est relativement cher, alors que celui de la mousse polyuréthane reste nettement moins onéreux puisque sa pose est rapide et nécessite peu de main d’œuvre. Le polyisocyanurate (PIR) est une forme de polyuréthane qui présente les mêmes caractéristiques avec une meilleure réaction au feu.

La mousse phénolique

La mousse phénolique est un matériau synthétique composé d’une résine phénol- formaldéhyde ou phénoplaste (famille des polymères thermodurcissables). C’est un isolant léger qui propose de très bonnes performances thermiques, avec un coefficient de conductivité thermique λ compris entre 0,018 W/mK et 0,035 W/mK. Idéale pour l’isolation des espaces intérieurs réduits en surface, la mousse phénolique assure un excellent rapport épaisseur / performances, afin de ne prendre qu’un minimum d’encombrement. Contrairement à la plupart des isolants synthétiques, la mousse phénolique est un excellent isolant phonique, ce qui lui permet d’isoler non seulement contre la chaleur et le froid mais aussi le bruit et la pollution sonore. Possédant une bien meilleure réaction au feu que la plupart des autres isolants synthétiques, la mousse phénolique est ignifuge, dégageant très peu de fumées lors de sa combustion. Toutefois, elle reste sensible à l’humidité, pouvant nécessiter une protection hydrofuge (plaques de BA 13 hydrofuges, pare-vapeur etc…). C’est un isolant qui est disponible sous forme de panneaux, qui peuvent être utilisée au mur, au sol ou en toiture. Ces panneaux sont robustes et peuvent supporter des charges élevées, ce qui leur permet également une utilisation sur des éléments à fortes contraintes de compression. Le prix des panneaux de mousse phénolique reste élevé par rapport aux autres isolants sur le marché, cependant, son puissant pouvoir isolant compense par un confort thermo-acoustique de haut niveau et une économie d’énergie conséquente.

Isolants nouvelle génération

Le développement et l’amélioration exponentielle que connaissent les matériaux d’isolation, ainsi que l’utilisation des nouvelles technologies dans la conception de nouveaux isolants ont permis l’utilisation de nouvelles solutions d’isolation dans le bâtiment. Rappelons que la conductivité thermique lambda λ en W/mK, exprime l’efficacité thermique d’un isolant et permet de comparer les différents matériaux d’isolation entre eux, plus la conductivité thermique est faible, plus l’isolant est efficace.

L’aérogel

Les aérogels sont des matériaux solides très poreux issus des nanotechnologies. Composés de plus de 90% d’air emprisonné généralement dans du dioxyde de silicium amorphe, ils sont extrêmement légers (10 fois plus légers que l’eau), et ont l’apparence d’un nuage de poussière solidifié. Les aérogels sont des isolants qui proposent d’excellentes performances thermiques et phoniques, avec notamment l’un des coefficients de conductivité thermique les plus faible du marché, λ = 0,011 W/mK à 0,013 W/mK. Ce matériau dernière génération est en effet considéré comme étant l’isolant le plus efficace, avec sa capacité à stopper pratiquement tous les modes de transmission de chaleur. Il est d’ailleurs 3 fois plus isolant que du polystyrène expansé ou de la laine de verre, à titre de comparaison. Son efficacité s’étend également sur le plan phonique, puisqu’il possède une très haute capacité d’isolation sonore, en protégeant contre tout type de bruit et de pollution sonore. Les aérogels sont très peu perméables à l’eau, ce dernier n’altère donc en aucun cas leurs propriétés d’isolation, mais laissent passer la vapeur d’eau et l’humidité pour une modération hygroscopique et hygrothermique naturelle. Cette capacité leur permet également d’éviter toute condensation d’eau dans les parois ou autres supports à isoler.

Les aérogels sont très résistants au feu, avec des propriétés coupe-feu qui s’alignent avec toutes les exigences en matière de protection contre les incendies. Ils font également preuve d’une impressionnante résistance à la compression (tout en restant souples et flexibles), en supportant plus de 2000 fois leur poids, chose qui leur permet une utilisation partout, même sur des supports recevant des charges élevées. Les aérogels sont disponibles soit en granulés à verser directement dans les vides et les cavités, soit intégrés dans nattes souples en fibres (polyester, verre…) qui peuvent être découpées collées ou percées. Les aérogels sont donc une solution d’isolation qui ne peut que satisfaire sur tous les aspects, à part celui du prix, puisqu’il reste très élevé et inaccessible pour la plupart, ce qui explique la rareté de son utilisation.

Les isolants sous-vides

L’isolant sous vide est panneau d’isolation très mince constitué d’une nanopoudre compressée à base de silice, enveloppée dans une membrane étanche multicouche puis placé en dépression (vide poussé), d’où le nom d’isolant sous vide. L’ensemble constitue une structure solide recouverte d’un revêtement qui lui assure une protection mécanique. L’isolant sous vide également connu sous le nom de PIV (Panneau d’isolants sous vide) est l’un des isolants les plus performants qui existent sur le marché, avec un coefficient de conductivité thermique exceptionnel, λ = 0,0042 W/mK à 0,0050 W/mK, dépassant ainsi tous les autres isolants. A titre d’exemple, les laines de verres ou les panneaux de polystyrène expansé les plus performants disposent d’un indice de conductivité thermique 6 à 8 fois plus élevé. Sur le plan acoustique, les panneaux sous vide sont constitués d’aérogels dans leur matériau de corps, ils proposent alors une bonne capacité de réduction des bruits. Leur épaisseur ultra mince leur permet également de ne prendre que très peu d’encombrement, pour une isolation thermique de très haute qualité (1 cm équivaut 6 à 9 cm pour d’autres isolants). C’est alors une solution d’isolation qui optimise l’espace, en réduisant au minimum l’emprise au sol du doublage, ce qui est un net avantage surtout pour les petites surfaces.

Les PIV, comme les aérogels, ne laisse pas passer l’eau mais restent perméables à la vapeur, pour une régulation naturelle du taux d’humidité, la pose d’un pare-vapeur est cependant recommandée. Ils présentent également une bonne résistance à la compression mais restent fragiles, car ils perdent leurs propriétés techniques élevés une fois percés, troués ou même recoupés. Ils doivent aussi être posés en deux couches croisées à joints décalés pour éviter les éventuels ponts thermiques occasionnés par le bord à bord. L’isolant sous vide est un produit qui reste cher, mais ses performances d’isolation exceptionnelles compensent largement son prix.

Les isolants minces multicouches

L’isolant mince est désigné par plusieurs dénominations, notamment, l’isolant multicouche, l’isolant thermo-réflecteur, le film mince ou encore la barrière radiante. Il est constitué d’une ou de plusieurs couches d’aluminium (assemblage) et de couches intermédiaires en mousse souple, ouate, feutre d’origine animale, végétale ou de synthèse, polyéthylène à bulles… Le nombre et la nature de ses couches assemblées définissent les performances d’isolation du matériau. L’épaisseur de ce dernier peut alors varier de quelques millimètres à quelques centimètres. L’isolant mince est un isolant léger qui agit comme un réflecteur, c’est-à-dire qu’il stoppe les échanges thermiques par rayonnement afin d’empêcher les déperditions de chaleur. En outre, il renvoie la chaleur vers l’intérieur de la construction en hiver et vers l’extérieur en été. Cependant il faut savoir que son coefficient de réflexion dépend entièrement de la qualité et du respect des conditions de pose. L’isolant mince doit être installé entre deux lames d’air parfaitement immobiles, étanches, parallèles et non communicantes, et ne doit en aucun cas être percé ou troué, puisque dès qu’il y a contact ou circulation d’air (convection), son caractère thermo-réflecteur est altéré.

En pratique, une pose parfaite de cet isolant est très difficile à réaliser, et même si vous y parvenez, les performances thermiques, à épaisseur égale (en comptant les lames d’air), ne s’éloignent pas trop de celles d’in isolant traditionnel, et restent insuffisantes en termes d’exigences des normes d’isolation. C’est la raison pour laquelle, l’isolant mince multicouche est considéré comme un complément d’isolation. En ce qui concerne leurs l’isolation acoustique, les produits réfléchissants proposent des performances limitées en raison de leur faible masse surfacique et de l’absence d’absorbant en face externe. Associer un isolant fibreux à l’assemblage, ou des panneaux d’absorption acoustiques peut y remédier. L’isolant mince est résistant aux rongeurs et à l’humidité, mais se dégrade avec l’accumulation de poussières sur sa surface réfléchissante. Il n’est également pas destiné à rester apparent sans une protection adaptée contre le feu. Ceci dit, le prix des produits multicouches réfléchissants sont assez accessibles.

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